Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y Mayo Clinic han diseñado un nuevo tipo de sonda molecular que puede medir y contar ARN en células y tejidos sin colorantes orgánicos. La sonda se basa en la fluorescencia convencional in situtécnica de hibridación FISH, pero se basa en puntos cuánticos compactos para iluminar moléculas y células enfermas en lugar de tintes fluorescentes.
En los últimos 50 años, FISH se ha convertido en una industria multimillonaria porque captura imágenes y cuenta el ADN y el ARN en células individuales. Sin embargo, FISH tiene sus limitaciones debido a la naturaleza delicada de los tintes. Por ejemplo,los tintes se deterioran rápidamente y no son muy buenos para obtener imágenes en tres dimensiones. Además, el FISH convencional solo puede leer un par de secuencias de ARN o ADN a la vez.
"Al reemplazar los tintes con puntos cuánticos, no existen problemas de estabilidad y podemos contar numerosos ARN con mayor fidelidad que antes", dijo Andrew Smith, profesor asociado de Bioingeniería y miembro del equipo de investigación. "Además, descubrimosun límite fundamental para el tamaño de una etiqueta molecular en las células, que revela nuevas reglas de diseño para el análisis en las células ".
En su último artículo, publicado el 26 de octubre de 2018, en la edición en línea de Comunicaciones de la naturaleza Smith y su equipo identificaron un tamaño óptimo para los puntos cuánticos para trabajar eficazmente con el protocolo FISH. Este descubrimiento permitió que el FISH basado en puntos cuánticos coincidiera con las precisiones de etiquetado obtenidas actualmente con los tintes orgánicos.
El equipo creó puntos cuánticos únicos que están hechos de una aleación de zinc, selenio, cadmio y mercurio y están recubiertos con polímeros ". El núcleo del punto dicta la longitud de onda de emisión, y la cubierta determina cuánta luz se dará", dijo Smith, quien también está afiliado al Micro + Nanotechnology Lab, Carle Illinois College of Medicine y al Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Illinois.
Estos puntos pueden emitir un color independiente del tamaño de la partícula, que no es el caso de los puntos cuánticos convencionales. Los puntos también son lo suficientemente pequeños 7 nanómetros para caber en una sonda que puede maniobrar entre proteínas y ADN en una célula, haciéndolos más comparables en tamaño a los colorantes utilizados en las sondas FISH convencionales.
En experimentos con células HeLa y células de cáncer de próstata, los investigadores encontraron que los recuentos de células FISH basadas en colorantes disminuyeron rápidamente en minutos. El método FISH basado en puntos cuánticos proporcionó luminiscencia a largo plazo para permitir el recuento de ARN durante más de 10 minutos,haciendo posible la adquisición de imágenes de células 3D.
"Esto es importante porque las imágenes de células y tejidos se adquieren corte por corte en secuencia, por lo que las rebanadas posteriores que están marcadas con colorantes se agotan antes de que se puedan obtener imágenes", dijo Smith.
Esta investigación es parte de la Alianza Mayo Illinois en la cual los ingenieros de Illinois trabajan directamente con médicos y biólogos de Mayo Clinic para resolver desafíos médicos sobresalientes. El Grupo de descubrimiento de biomarcadores de Mayo Clinic está trabajando para desarrollar diagnósticos basados en FISH para biopsias tumorales a fin depara mejorar la precisión del diagnóstico de cáncer, seleccionar tratamientos personalizados y mejorar los pronósticos. La metodología QD-FISH fue desarrollada para satisfacer esta necesidad de paneles de biomarcadores que requieren el análisis de numerosos cambios genéticos en las células de los tumores para los cuales solo pequeñas cantidades de muestraspuede estar disponible cuando se adquiere con una aguja fina, como suele ser el caso en el cáncer de próstata.
Esta investigación fue financiada por la Alianza Mayo-Illinois, los Institutos Nacionales de Salud y la National Science Foundation. El título completo del documento es "Pescado ARNm mejorado con puntos cuánticos compactos".
Además de Smith, los siguientes investigadores de Bioingeniería de Illinois contribuyeron al trabajo: Yang Liu, Phuong Le, Sung Jun Lim, Liang Ma y Suresh Sarkar. Los colaboradores de Mayo Clinic incluyen: Dr. Farhad Kosari, Stephen Murphy, John Cheville,y George Vasmatzis.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Original escrito por Laura Schmitt. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :